Beneficios del uso de técnicas de balance, modelamiento y simulación para incremento de capacidad de tratamiento en conminución y flotación

Abstract

Debido al aumento de los costos operativos y los prolongados tiempos de retorno de inversión, la industria minera busca optimizar continuamente sus procesos de beneficio. Este estudio presenta una metodología basada en el Proyecto Internacional AMIRA P9, que emplea herramientas de modelamiento y simulación como Bruno, JKSimMet y Limn® para evaluar y mejorar la eficiencia operativa con mínima inversión y riesgo. La metodología se compone de las siguientes etapas: extracción de información del proceso, análisis de datos, elaboración de balances metalúrgicos, evaluación del rendimiento de los equipos, modelamiento y ajuste de parámetros, y ejecución de simulaciones. Como resultado de la aplicación de la metodología en una unidad de Sierra Metals Inc. ubicada al norte de México, en el circuito de trituración, se determinó que la trituradora primaria 20' x 36' puede operar sin sobrecarga. Para optimizar el procesamiento de 102 t/h reales (1,325 t/d nominales), se implementó la trituradora secundaria Symons en paralelo con la Metso HP-300. Además, el cribado se mejoró con la operación simultánea de las cribas 6' x 20' y Trio 5' x 14', logrando una eficiencia del 74% y un producto final de P80 de 6 mm. En la etapa de molienda, para procesar 55 t/h reales (1,200 t/d nominales, disponibilidad operativa del 91%), se incorpora una tercera línea de producción con un molino de bolas de 8' x 14' con un motor de 500 HP, operando en circuito cerrado con dos ciclones D-20. Este molino trabajará con una carga circulante del 390% y bolas de hasta 3" de diámetro, generando un producto con una granulometría de 175 µm y 23% de sólidos en peso. En el circuito de flotación, se recomendó la implementación de un banco adicional de dos celdas DR-300 en la sección Rougher, un banco adicional de cuatro celdas DR-100 y cuatro celdas DR-50 en la sección Scavenger, y un banco de tres celdas Sub A-100 en la etapa Cleaner. Estas mejoras se realizaron aprovechando equipos disponibles en la planta de la sección de zinc/óxidos, para minimizar el impacto en el Capex y optimizar la asignación de volumen conforme al incremento de tonelaje. Para definir las leyes de cabeza que se utilizarían en las proyecciones, se consideraron dos factores clave: la estadística del último semestre del 2018 y el plan de minado correspondiente al período 2019-2020, asegurando una base de datos confiable para la modelización del proceso. Durante el período 2019-2020, la ley de Ag en el concentrado fluctuó entre 2,200 y 7,000 g/t, mientras que la ley de Pb varió entre 1.6% y 15%. Asimismo, el mass pull osciló entre 1.6% y 4.0%, manteniéndose dentro de los rangos esperados. En las proyecciones, la recuperación de Ag y Pb en el concentrado estuvo entre 75% y 77%, con una ley de Ag de 4,153 g/t. El circuito presentó un mass pull de 2.6% y una ratio de enriquecimiento promedio de 29.5, proporcionando un tiempo de residencia de 26 minutos. Tras materializar la ampliación, los parámetros de producción mostraron una alta correlación con las simulaciones, con diferencias menores al 15% en la recuperación de metales y por debajo del 20% en las leyes proyectadas, lo que valida la precisión de la metodología. El estudio, respaldado por simulaciones y un análisis detallado, validó una metodología eficiente y precisa. Se optimizaron variables clave y se estableció un esquema operativo óptimo, garantizando un desempeño estable y confiable ante incrementos en la alimentación del circuito.

Due to rising operating costs and long payback periods, the mining industry is continually seeking to optimize its beneficiation processes. This study presents a methodology based on the AMIRA P9 International Project, which employs modeling and simulation tools such as Bruno, JKSimMet, and Limn® to evaluate and improve operational efficiency with minimal investment and risk. The methodology consists of the following steps: process information extraction, data analysis, metallurgical balance preparation, equipment performance evaluation, parameter modeling and tuning, and simulation execution. As a result of applying the methodology to a Sierra Metals Inc. unit located in northern Mexico, it was determined that the 20' x 36' primary crusher can operate without overloading in the crushing circuit. To optimize the throughput of 102 actual t/h (1,325 nominal t/d), the Symons secondary crusher was implemented in parallel with the Metso HP-300. In addition, screening was improved with the simultaneous operation of the 6' x 20' and Trio 5' x 14' screens, achieving an efficiency of 74% and a final product of 6 mm P80. In the grinding stage, to process 55 t/h actual (1,200 t/d nominal, operational availability of 91%), a third production line was added with an 8' x 14' ball mill with a 500 HP motor, operating in a closed circuit with two D-20 cyclones. This mill will operate with a circulating load of 390% and balls up to 3" in diameter, generating a product with a particle size of 175 µm and 23% solids by weight. In the flotation circuit, the implementation of an additional bank of two DR-300 cells in the Rougher section, an additional bank of four DR-100 cells and four DR-50 cells in the Scavenger section, and a bank of three Sub A-100 cells in the Cleaner stage were recommended. These improvements were made by leveraging available equipment in the zinc/oxide section plant to minimize the impact on capex and optimize volume allocation in line with the increased tonnage. To define the head grades to be used in the projections, two key factors were considered: statistics from the last half of 2018 and the mining plan for the 2019-2020 period, ensuring a reliable database for process modeling. During the 2019-2020 period, the Ag grade in the concentrate fluctuated between 2,200 and 7,000 g/t, while the Pb grade varied between 1.6% and 15%. The mass pull ranged between 1.6% and 4.0%, remaining within the expected ranges. Projected recoveries of Ag and Pb in the concentrate ranged between 75% and 77%, with an Ag grade of 4,153 g/t. The circuit presented a mass pull of 2.6% and an average enrichment ratio of 29.5, providing a residence time of 26 minutes. After the expansion, the production parameters showed a high correlation with the simulations, with differences of less than 15% in metal recovery and less than 20% in the projected grades, validating the accuracy of the methodology. The study, supported by simulations and detailed analysis, validated an efficient and accurate methodology. Key variables were optimized, and an optimal operating scheme was established, ensuring stable and reliable performance in the face of circuit power surges.